數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)故障診斷與維修分析

朱玉榮

摘 要：數(shù)控機床是我國工作生產(chǎn)的重要設(shè)備。對數(shù)控機床進行科學、合理的維護，是企業(yè)技術(shù)人員重要的研究課題。然而，數(shù)控機床具體智能化高、復雜性強等特點，相關(guān)的養(yǎng)護與維修工作存在著較大難度。維護工作主要涉及氣動系統(tǒng)、液壓、換刀裝置、絲杠、導軌副以及主軸等內(nèi)容。常見的數(shù)控機床故障普遍出現(xiàn)在機械部件上，維修難度高，因此合理運用各種維修方法，對提高維修工作的效率具有重要意義。本文筆者根據(jù)工作實踐經(jīng)驗對數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)故障診斷與維修進行了分析探討。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床；機械結(jié)構(gòu)；故障診斷；維修

1 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的組成及特點

數(shù)制機床的基礎(chǔ)部件主要包含工作臺、立柱、床身等。主運動傳動系統(tǒng)和進給運動傳動系統(tǒng)分別負責主運動和進給運動；部分輔助功能與輔助運動和裝置，如自動換刀裝置、刀架、防護裝置、冷卻、潤滑、氣動、液壓裝置等；工件實現(xiàn)定位以及回轉(zhuǎn)的附件及裝置，如數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺；特殊功能裝置，如加工過程圖形顯示、監(jiān)控裝置、精度檢測裝置、刀具破損檢測等。數(shù)制機床根據(jù)所接收到的指令完成加工工作。相比于傳統(tǒng)機床，數(shù)控機械的人工操作依賴更小，調(diào)整與控制方法上也存在較大差異。因此，數(shù)控機床無論在組成形式還在在機械結(jié)構(gòu)上，都能夠與自動化控制技術(shù)相適應(yīng)。機械元件的排列與組合具有較高的靈敏性與抗振性，還具有較高的功能集成性、工藝復合性、可靠性、精度保持性等。

2 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的要求

從數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)特點和應(yīng)用場景出發(fā)，在運行性能方面需要確保數(shù)控機床滿足以下幾方面的要求。第一，較高的機床動剛度與靜剛度。一定要最大程度上控制數(shù)控機床元件在長期運行過程中的彈性變形，保證機床的表面質(zhì)量和加工精度。第二，降低機床熱變形。相關(guān)的養(yǎng)護與維修工作一定要達到降低機床發(fā)熱的要求，找出機床發(fā)熱源，將發(fā)熱源從數(shù)制機床中分享出去。同時，對于起到重要作用的發(fā)熱源進行冷卻控制。對機床低溫區(qū)域進行局部加熱，避免機床表面所存在的溫差造成機床熱變形，維護機床結(jié)構(gòu)。第三，降低長期運行過程中所產(chǎn)生的傳動間隙和摩擦作用。第四，提高機床精度保持性和使用壽命。維修操作人員要最大程度提高機床關(guān)鍵元件的耐磨性。對不同原材使用不同潤滑劑，提高機床硬件系統(tǒng)的運行流暢性。

3 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)故障診斷的方法

機械設(shè)置上的故障主要指的是系統(tǒng)或設(shè)備部分或全部喪失原有功能的現(xiàn)象或事件。在長期的運行過程中，機床內(nèi)部元件受到磨損、摩擦、熱、力等方面因素的影響，部分元件喪失或偏離固有功能。當前，工業(yè)領(lǐng)域所使用的數(shù)控機床正向著高附加價值、高速度和高精度的方向發(fā)展。通常情況下，工業(yè)企業(yè)為了進一步提高產(chǎn)品的附加值，會對相關(guān)的故障診斷、點檢以及保養(yǎng)工作進行復雜、有效的工作。在實際的生產(chǎn)實踐中，如果出現(xiàn)的故障問題過于頻繁，勢必會對產(chǎn)品的質(zhì)量與數(shù)量造成不利影響。因此，工業(yè)企業(yè)一定要對機床本身以及造成故障的原因進行深入研究，對有關(guān)的維修手段和故障發(fā)生規(guī)律進行不斷探索，積累數(shù)據(jù)，制定科學、合理的養(yǎng)護與維修方案。

3.1 簡易診斷法

簡易診斷法即維修人員通過相關(guān)的檢查儀器、工具光學儀、水準儀、百分表等設(shè)備對機床進行檢測，再通過嗅、摸、聽、看、問等方法根據(jù)機床或元件的氣味、顏色、溫度、聲音以及形貌來診斷機床故障。這種診斷方法能夠有效監(jiān)測劣化趨勢，確定故障部位，是一種相對有效的診斷方法。然而，這種檢測方法需要依賴高水平的人工操作，局限性較大。

3.2 精密診斷法

精密診斷法在對機床進行簡易診斷的基礎(chǔ)上，對疑難故障進行詳細的描述與記錄，由專職診斷人員通過計算機及傳感設(shè)備等先進的自動化診斷設(shè)備對故障進行分析與檢測。依照檢測數(shù)據(jù)、故障原因和故障位置，確定科學的修理時間和修理方法。這種診斷方法是簡易診斷法的拓展與延續(xù)，專門處理簡易診斷法無法解決的疑難問題。相關(guān)的檢測工作如下所述。

3.2.1 溫度檢測

接觸型溫度檢測，即通過對齒輪箱、電動機、熱敏涂料直接接觸軸承、測量貼片、熱電偶、溫度計等裝置溫度進行測量。非接觸型溫度檢測，即通過紅外掃描儀、紅外熱像儀、紅外測溫儀等先進的遙測設(shè)備來測量危險物體的溫度。這種溫度檢測方法操作比較方便，測量結(jié)果也相對準確。

3.2.2 振動測試

振動測試利用傳感器裝置對機床局部或總體振級大小進行測量，如幅頻特征、加速度和位移速度等，能夠精準監(jiān)測和預測故障。

3.2.3 噪聲監(jiān)測

通過聲波計、噪聲測量計，對軸承以及機床督辦在運行過程中的噪聲信號進行收集與分析，判斷并識別軸承以及齒輪的故障狀態(tài)。其中，噪聲和振動是機床診斷中最重要的數(shù)據(jù)信息。根據(jù)強度測定，對機床異常部位進行確認，最后進行定量分析。

3.2.4 油液分析

利用先進的原子吸收光譜儀，檢測液壓油或潤滑油中摻雜的外來雜質(zhì)和金屬微粒，對雜質(zhì)的成分、大小、開關(guān)進行深度分析，對元件的磨損程度、磨損原因以及磨損狀態(tài)進行判斷。

3.2.5 裂紋監(jiān)測

裂紋監(jiān)測所采用的方法通常包括聲發(fā)射法、電阻法、超聲波法以及磁性探傷法等，其監(jiān)測的目的在于對機床元件的裂紋形狀進行描述。由于機床元件的疲勞裂縫容易造成嚴重的生產(chǎn)事故，因此對于性質(zhì)不同的材料，所選擇的監(jiān)測方法也應(yīng)該進行針對性的調(diào)整。

4數(shù)控機床的維修分析

4.1做好日常的維護工作

數(shù)控機床是機械加工領(lǐng)域的重要機械設(shè)備，相關(guān)人員必須要做好日常的維護工作，這樣不僅能夠延長各種元器件的磨損周期，還能有效延長數(shù)控機床的使用壽命。更重要的是，加強對數(shù)控機床日常的維護，可以有效預防各種故障的發(fā)生，從而增強數(shù)控機床無故障工作時間。一般來說，對于數(shù)控機床的隨機性故障的維修，工作人員要重視數(shù)控系統(tǒng)的檢查和維護，保證電氣箱的密封程度達到相關(guān)的標準要求，做到科學的連接和安裝，另外一方面還要保證數(shù)控機床的屏蔽和接地都具有科學性。對于數(shù)控機床的確定性故障，則需要工作人員在日常工作中精心維護和正確使用，掌握好故障的發(fā)生規(guī)律，結(jié)合故障的發(fā)生原因?qū)ΠY下藥，在工作中盡量小心翼翼，雖然這種故障是不可避免的，但是可以將故障發(fā)生的時間延后。

4.2提高機床的利用率

數(shù)控機床是一項全自動的機械設(shè)備，如果長期不用或者閑置，數(shù)控機床的各個環(huán)節(jié)中就會出現(xiàn)灰塵、油脂凝固甚至生銹的狀況，這對數(shù)控機床的靜態(tài)傳動功能和動態(tài)傳動功能都會造成不利的影響，而且還會影響數(shù)控機床的加工精度，導致加工出來的機械產(chǎn)品出現(xiàn)較大的誤差，從而帶來各種不必要的麻煩。因此，即使不需要用到數(shù)控機床，相關(guān)工作人員也要對數(shù)控機床進行開機運行，給予其一個很小的速度，使其低速運行。除此之外，工作人員還要經(jīng)常給數(shù)控機床相關(guān)數(shù)控系統(tǒng)通電。

5 結(jié)語

數(shù)控機床在故障表現(xiàn)上往往與普通機床存在一定的相似處，因此數(shù)據(jù)機械的養(yǎng)護與維修工作可以根據(jù)普遍機床的有關(guān)經(jīng)驗進行對比分析。然而，數(shù)控機床在驅(qū)動方式上與普遍機床有著根本性不同。在特殊的元件維修方面，一定要對故障原因進行深入分析，采用特殊的維修手段調(diào)整數(shù)據(jù)機床，提高維修工作的成效。

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